Wat zijn de verschillende soorten halfgeleidermateriaal?

Semiconductoren zijn essentiële componenten van moderne elektronische apparaten en dus zijn een van de fundamentele bouwstenen van moderne technologie.Om geschikt te zijn als een halfgeleidermateriaal, moet een stof een elektrische geleidbaarheid hebben die ligt tussen die van isolatoren, die zeer weinig elektriciteit uitvoeren, en geleiders, waardoor elektriciteit zeer gemakkelijk kan stromen.De meeste halfgeleidersmaterialen zijn kristallijne anorganische vaste stoffen, hoewel halfgeleiders gemaakt van amorfe vaste stoffen en vloeistoffen ook bestaan.Gemeenschappelijke halfgeleidermaterialen omvatten silicium, galliumarsenide en galliumnitride, hoewel andere ook bestaan.Naast deze primaire materialen bevatten halfgeleiders vaak ook kleine hoeveelheden andere stoffen, bekend als dopantsMaterialselektronen, waardoor sommigen van hen van de low-energy valentieband naar de hogere energie, minder drukke geleidingsband gaan.Hierdoor kunnen de bekrachtigde elektronen vrijer door het materiaal bewegen en tegelijkertijd positief geladen gaten creëren in de valentieband genaamd elektronengaten.Hierdoor kan elektriciteit door de halfgeleider stromen.Door een geleidbaarheid van een halfgeleiders te manipuleren, kan deze worden gebruikt als een schakelaar.Halfgeleiders worden ook gebruikt voor het genereren van zonne-energie en lichtdetectiesensoren, omdat ze een stroom van elektrische stroom kunnen produceren wanneer ze op passend worden bekrachtigd door inkomende fotonen van het licht.

Het meest gebruikte halfgeleidermateriaal is silicium, het 14e element op het periodieke tabelen een van de meest voorkomende elementen in de aardkorst.De meeste silicium halfgeleiders hebben een gewone kristallijne structuur waarin hun atomen zijn gerangschikt, maar niet -kristallijn of amorf, silicium kan ook worden gebruikt.Amorfe silicium halfgeleiders hebben inferieure prestaties in vergelijking met kristallijn silicium, maar amorf silicium kan worden afgezet in veel dunnere lagen, die materiaalkosten kunnen verlagen.

Het meest voorkomende halfgeleidermateriaal is het samengestelde galliumarsenide (GAAS).Gallium -arsenide is in een aantal opzichten superieur aan silicium, zoals snellere omschakeling en grotere weerstand tegen warmte.Het is echter ook duurder en moeilijker te verwerken en wordt dus meestal alleen gebruikt voor toepassingen waarin silicium onvoldoende is.Het lijdt ook aan een hoger stroomverbruik.Gallium-arsenide wordt vaak gebruikt voor doeleinden zoals snelle elektronica en zeer efficiënte fotovoltaïsche cellen. Een andere galliumverbinding die wordt gebruikt voor halfgeleiders is galliumnitride (GAN), die kan functioneren bij zeer hoge temperaturen en spanningen en dus vaak wordt gebruikt voorToepassingen met magnetrons.Galliumnitride wordt ook gebruikt in licht-emitterende diodes (LED's) en hoogfrequente laserdioden, evenals enkele militaire radars.Het kan ook worden gecombineerd met een ander halfgeleidermateriaal, indiumnitride (herberg), om een mengsel te produceren dat indiumgalliumnitride wordt genoemd.Indiumgalliumnitride wordt vaak gebruikt in LED's en kan ook een extreem efficiënt materiaal zijn voor zonnecellen. Halfgeleiders bevatten vaak kleine hoeveelheden doteermiddelen om hun geleidende eigenschappen te wijzigen volgens hun functie.Gemeenschappelijke doteermiddelen in silicium zijn de elementen boor, fosfor en arseen.Galliumarsenide en galliumnitride gedoteerd met metalen zoals mangaan hebben zowel halfgeleidende als ferromagnetische eigenschappen.